(57)【要約】【課題】  建設機械の稼動現場の標高を正確かつ容易に検出でき、燃料噴射量の調整をきめ細かく行うことのできる燃料噴射量の自動調整装置を提供する【解決手段】  燃料噴射量調整器３と、燃料噴射量調整器３を制御するコントローラ１１とを備えた建設機械の燃料噴射量自動調整装置において、建設機械１０は、建設機械１０の稼動地域の位置情報を計測するＧＰＳ装置１２と、地図情報を格納した地図データベース装置１３とを備え、コントローラ１１は、ＧＰＳ装置１２が計測した位置情報と地図情報に基づいて建設機械１０の稼動地域の標高を算出し、該算出した標高に基づいて燃料噴射量調整器３を制御するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射量調整器と、該燃料噴射量調整器を制御するコントローラとを備えた建設機械の燃料噴射量自動調整装置において、前記建設機械は、前記建設機械の稼動地域の位置を計測するＧＰＳ装置と、地図情報を格納した地図データベース装置とを備え、前記コントローラは、前記ＧＰＳ装置が計測した位置情報と前記地図データベース装置に格納した地図情報に基づいて前記建設機械の稼動地域の標高を算出し、該算出した標高に基づいて前記燃料噴射量調整器を制御するようにしたことを特徴とする建設機械の燃料噴射量自動調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建設機械のエンジン制御装置に関し、特に、標高の変化に対応した燃料噴射量自動調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な建設機械は、ディーゼルエンジンが使用されており、該エンジンには燃料ポンプの噴射量を変更するガバナと、該ガバナのコントロールラック位置を制御する燃料噴射量調整器とが備えられている。この燃料噴射量調整器は通常の大気圧（１気圧）に基づいて燃料噴射量が調整されており、気圧の変化、即ち標高の変化に対する燃料噴射量の補正は、従来考慮されていなかった。一般的な建設機械のエンジン制御装置に関する先行技術文献として、下記特許文献１がある。
【０００３】
このような一般的な建設機械では、平地を基準に調整した建設機械を高地にて運転した場合は、大気密度が低下して空気の充填量が減少するため、スモークの増加及びエンジン出力の低下が生じる。さらに、燃焼温度及び排気温度が上昇し、エンジンの故障や破損のおそれがある。また、高地での使用を基準に燃料噴射量調整器を調整しておくと、平地において大気密度が高くなると、ノッキングが常に発生するとともに、スモークの悪化及び出力低下は免れないという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、大気圧を検出するセンサーを設け、該センサーの検出値に基づき、標高が高くなるに伴って、燃料噴射量調整器によって燃料噴射量を低減して、標高差にかかわらず常に最適な燃料噴射量にてエンジンを制御する建設機械のエンジン制御装置が提案されている。大気圧センサーを備えたエンジン制御装置に関する先行技術文献として、下記の特許文献２がある。
【０００５】
大気圧検出センサーを備えた従来の建設機械のエンジン制御装置を図５乃至図６に示す。図５において、エンジン１には、燃料ポンプの噴射量を変更するガバナ２と、該ガバナのコントロールラック位置を制御する燃料噴射量調整器３とが備えられている。また、該エンジン１の回転動力にて駆動される油圧ポンプ４には、ポンプトルク調整器５が取り付けられており、このポンプトルク調整器５によって油圧ポンプ４の出力トルクが調整可能に形成されている。前記燃料噴射量調整器３及びポンプトルク調整器５は、制御部であるコントローラ６からの信号によって制御される。さらに、エンジン制御装置は大気圧を検出する大気圧センサー７を備えている。
【０００６】
図６は、図５に示すエンジン制御装置の動作を示すフローチャートである。まず、大気圧センサー７の検出値をコントローラ６に読み込み(ステップ１)、読み込んだ大気圧から標高を演算する(ステップ２)。標高０ｍのときに標準大気圧であるとすれば、それよりも大気圧が低下すれば、一定の割合で標高が高くなっていく。また、標準大気圧よりも上昇すれば、標高は０ｍよりも低くなる。コントローラ６は前記演算した標高に応じて、燃料減算係数を算出するとともに(ステップ３)、ポンプトルク減算係数を算出する(ステップ４)。そして、算出された減算係数に基づいて、コントローラ６から燃料噴射量調整器３へ信号を出力するとともに(ステップ５)、ポンプトルク調整器５へ信号を出力する(ステップ６)。
【０００７】
これによって、ガバナ２のコントロールラック位置が調整されて、エンジン１は、標高に適した燃料噴射量で運転される。また、油圧ポンプ４も標高に適したトルクで駆動される。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３４９２号公報（第６頁９欄３７行乃至同頁１０欄１１行並びに図１等参照）
【特許文献２】特開２００３−４１９５０号公報（第２頁２欄６乃至３６行並びに図１乃至４等参照)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図５乃至６に示す気圧差によるエンジン制御装置は、建設機械の稼動現場の正確な標高を検出することが困難であるため、現状では、燃料噴射量の調整をきめ細かくすることができず、高地での運転にうまく対応できない場合が生じる。さらに、大気圧センサー等、繊細な部品を用いるため、過酷な稼動現場ではセンサーの破損の恐れがあり所期の目的であるきめ細かい燃料噴射量の調整ができないという問題もある。
【００１０】
本発明の課題は、建設機械の稼動現場の標高を正確かつ容易に検出でき、燃料噴射量の調整をきめ細かく行うことのできる燃料噴射量の自動調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を達成するために、燃料噴射量調整器と、該燃料噴射量調整器を制御するコントローラとを備えた建設機械の燃料噴射量自動調整装置において、前記建設機械は、前記建設機械の稼動地域の位置を計測するＧＰＳ装置と、地図情報を格納した地図データベース装置とを備え、前記コントローラは、前記ＧＰＳ装置が計測した位置情報と前記地図データベース装置に格納された地図情報に基づいて前記建設機械の稼動地域の標高を算出し、該算出した標高に基づいて前記燃料噴射量調整器を制御するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
建設機械の稼動現場の絶対位置をＧＰＳ装置によって計測するとともに、該計測した位置情報と地図データベース装置に格納した地図情報に基づいて、稼動現場（稼動地域）の標高を算出するようにしたので、稼動現場の標高を正確かつ容易に得ることができる。そして、該算出した標高に基づいて、燃料噴射量調整器を調整するので、稼動現場の標高に適した燃料噴射量の調整をきめ細かく行うことができる。したがって、建設機械を高地で運転する場合にも、ノッキングや騒音、スモーク等の発生が起こらず、運転の快適性が確保される。
【００１３】
さらに、建設機械の稼動現場の標高の算出には、大気圧センサー等、繊細な部品を用いることがないので、過酷な稼動現場でも装置の破損の恐れがなく、所期の目的であるきめ細かい燃料噴射量の調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の燃料噴射量自動調整装置の実施の形態について、図１乃至４を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態の燃料噴射量自動調整装置を備えたエンジン制御装置のブロック図である。建設機械１０のエンジン１には、燃料ポンプの噴射量を変更するガバナ２と、該ガバナのコントロールラック位置を制御する燃料噴射量調整器３とが備えられている。また、エンジン１の回転動力にて駆動される油圧ポンプ４には、ポンプトルク調整器５が取り付けられており、このポンプトルク調整器５によって油圧ポンプ４の出力トルクが調整される。燃料噴射量調整器３及びポンプトルク調整器５は、制御部であるコントローラ１１からの信号によって制御される。
【００１５】
さらに、コントローラ１１には、ＧＰＳ衛星を利用して建設機械の稼動地域の絶対位置（緯度、経度）を計測するためのＧＰＳ装置１２及び地図情報を格納した地図データベース（地図Ｄ／Ｂ）装置１３が接続されている。なお、符号１２ａは、ＧＰＳ装置１２のアンテナである。また、地図情報は、緯度及び経度に加え、標高を含む。さらに、地図データベース装置１３は、車載のコンピュータに地図情報をインプットすることによって構成してもよい。そして、ガバナ２、燃料噴射調整器３、コントローラ１１、ＧＰＳ装置１２、地図データベース装置１３によって燃料噴射量自動調整装置が構成される。また、ポンプトルク調整器５、コントローラ１１、ＧＰＳ装置１２、地図データベース装置１３によって、ポンプトルク自動調整装置が構成される。
【００１６】
コントローラ１１は、図２に示すように、ＧＰＳ衛星からの信号に基づいてＧＰＳ装置１２が計測した絶対位置情報と地図データベース装置１３に格納された地図情報とに基づいて建設機械の現在の稼動位置（稼動地域）を判定するとともに、その稼動地域の標高を算出する。さらにコントローラ１１は、この算出した標高に基づいて燃料噴射量調整器３及びポンプトルク調整器５を制御する。なお、図２は、一例として、標高１０００ｍの山中で建設機械１０を運転している状態を示す。図２中の車載の情報は、地図データベース装置１３に格納された地図情報であり、拡大して示してある。
【００１７】
図３は、図１に示したエンジン制御の動作を示すフローチャートである。ＧＰＳ衛星からの電波を受信したＧＰＳ装置１２は建設機械１０の稼動地域の絶対位置を計測し、この位置情報をコントローラ１１に送る（ステップ１）。コントローラ１１は、この位置情報が送られると、地図データベース装置１３から地図情報を取り込み（ステップ２）、建設機械の稼動地域を判定する（ステップ３）。稼動地域が判定できない（ＮＯ）場合は、再度地図情報を取り込み、稼動地域の判定を行う。ステップ３で稼動地域が判定される（ＹＥＳ）と、地図情報からその稼動地域の標高を算出する(ステップ４)。なお、該判定した建設機械の稼動地域を地図情報に基づく地図とともに表示装置１４上に表示するようにしてもよい。
【００１８】
コントローラ１１は前記算出した標高に応じて、燃料減算係数を算出するとともに(ステップ５)、ポンプトルク減算係数を算出する(ステップ６)。これらの減算係数は、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、標高が０ｍから１０００ｍまでを係数１として、標高が１０００ｍを超えた後には一定の割合で１以下に減少する。そして、算出された減算係数に基づいて、コントローラ１１から前記燃料噴射量調整器３へ信号を出力するとともに(ステップ７)、前記ポンプトルク調整器５へ信号を出力する(ステップ８)。
【００１９】
これによって、前記ガバナ２のコントロールラック位置が調整されて、エンジン１は、自動的に標高に適した燃料噴射量にて運転される。また、油圧ポンプ４も自動的に標高に適したトルクにて駆動される。
【００２０】
本実施の形態によれば、建設機械１０の稼動現場の絶対位置をＧＰＳ装置１２によって計測するとともに、該計測した位置情報と地図データベース装置１３に格納された地図情報に基づいて、稼動現場の標高を算出するようにしたので、稼動現場の標高を正確かつ容易に得ることができる。そして、該算出した標高に基づいて、燃料ポンプの燃料噴射量の調整及びポンプトルクの調整を行うようにしたので、稼動現場の標高に適した燃料噴射量の調整及びポンプトルクの調整をきめ細かく行うことができる。
【００２１】
したがって、平地を基準に調整した建設機械を高地で運転する場合にも、ノッキングや騒音、スモーク等の発生が起こらず、運転の快適性が確保される。さらに、燃焼温度及び排気温度が上昇してエンジンの故障や破損が生じることもない。また、高地での使用を基準に燃料噴射量調整器を調整しておいても、大気圧の高い平地の運転において、ノッキング、スモークの悪化、出力低下等が生じることがない。
【００２２】
さらに、建設機械の稼動現場の標高の算出には、大気圧センサー等、繊細な部品を用いることがないので、過酷な稼動現場でも破損の恐れがなく、所期の目的であるきめ細かい燃料噴射量の調整及びポンプトルクの調整を行うことができる。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されず種々の設計変更が可能であり、それらはいずれも本発明に含まれる。
例えば、前述した実施の形態では、燃料噴射調整はガバナによる調整のものを示したが、本発明の燃料噴射調整はガバナによる調整に限らず、噴射バルブによる調整（コモンレール）等適宜の燃料噴射調整を採用することができる。なお、コンモンレールは、ディーゼル車の排ガス浄化技術であり、シリンダ内に燃料を直接噴射する従来のシステムと異なり、噴射の前に筒の中に燃料を圧縮して溜め、コンピュータ制御で最も燃焼効率が高まるタイミングで燃料をコモンレール（高圧燃料を溜めておく部屋）からシリンダ内に噴射するものとして知られている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料噴射自動調整装置を備えたエンジン制御装置のブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る燃料噴射自動調整装置におけるＧＰＳシステムの全体図。
【図３】本発明の実施の形態に係る燃料噴射自動調整装置の動作を示すフローチャート。
【図４】（ａ）標高に対する燃料減算係数の変化を示す図、（ｂ）標高に対するポンプトルク燃料減算係数の変化を示す図。
【図５】従来の建設機械のエンジン制御装置のブロック図。
【図６】従来の建設機械のエンジン制御装置の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２５】
１          エンジン
２          ガバナ
３          燃料噴射量調整器
４          油圧ポンプ
５          ポンプトルク調整器
１０        建設機械
１１        コントローラ
１２        ＧＰＳ装置
１３        地図データベース装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005061280.tif 000006
【図５】
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【図６】
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